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BIOENERGÉTICAE

METABOLISMO

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Princípios de Bioenergética

• Classificação das células • Grandes ciclos de matéria• Catabolismo e Metabolismo• Transdução de Energia• Energia livre, entalpia e entropia• Hidrólise do ATP / Transferência de fosforilas• Força redutora do NADH• Tipos de reações• Regulação das reações anabólicas e catabólicas

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segundo a forma química pela qual obtêm os átomos de carbono do meio ambiente:

a)Autotróficas (bactérias fotossintéticas e células de plantas superiores): utilizam o dióxido de carbono (CO2) da atmosfera como única fonte de carbono. As cianobactérias também utilizam o nitrogênio atmosférico.

b)Heterotróficas (células de animais superiores e a maioria dos microorganismos): precisam obter átomos de carbono do meio ambiente na forma de moléculas orgânicas, ou seja, precisam de outras células.

CLASSIFICAÇÃO DAS CÉLULAS

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O carbono existente na atmosfera (CO2), entra na composição das moléculas orgânicas dos seres vivos (fotossíntese), e a sua devolução ao meio ocorre pela respiração aeróbica, pela decomposição e pela combustão da matéria orgânica.

GRANDES CICLOS DA MATÉRIA – CICLO DO CARBONO

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GRANDES CICLOS DA MATÉRIA – CICLO DO NITROGÊNIO

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GRANDES CICLOS DA MATÉRIA: CICLOS DO CARBONO E DO OXIGÊNIO 1

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METABOLISMO

- soma de todas as transformações químicas que ocorrem em uma célula ou em um organismo vivo;

- série de reações químicas catalisadas enzimaticamente (vias metabólicas)

- cada passo uma pequena mudança química:

Reações de óxido-redução;

Reações de ligação;

Reações de isomerização;

Reações de transferência de grupamento;

Reações hidrolíticas;

Adição de grupamentos funcionais a duplas ligações ou a remoção de grupamentos formando ligações duplas.

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“Embora o metabolismo englobe centenas de diferentes reações catalisadas enzimaticamente, as vias metabólicas centrais são em pequeno número e notavelmente similares em todas as formas de vida.”

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Um adulto de peso normal consome cerca de 2.500 kcal por dia.

contração muscular, para o transporte de substâncias e íons através da membrana plasmática, para a produção de proteínas, enzimas e ácidos nucléicos, etc.

Ex.: formação de uma ligação peptídica: 0,5 a 4 kcal de energia (dependendo dos aminoácidos que serão ligados quimicamente).

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COMPOSTOS RICOS EM ENERGIA

a) NUCLEOTÍDIOS FOSFORILADOS Ex.: ATP, GTP

Estruturas de ressonância do ortofosfato

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b) FOSFOCREATINA (ou creatina fosfato) E OUTROS

Creatina fosfato + ADP + H+

creatina cinase

ATP + creatina

Ou = –10,3 kcal/mol

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COFATORES CARREADORES DE ELÉTRONS (coenzimas e grupos

prostéticos)

1- nicotinamida adenina dinucleotídio (NAD+ e NADH)2- flavina adenina dinucleotídio (FAD e FADH2)

DOAÇÃO DE ELÉTRONS EM REAÇÕES ANABÓLICAS

1- nicotinamida adenina dinucleotídio fosfato (NADP+ e NADPH).

RECEPÇÃO DE ELÉTRONS EM REAÇÕES CATABÓLICAS

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CATABOLISMO

Fase degradativa do metabolismo;

moléculas orgânicas nutrientes moléculas + simples e menores;

liberação de energia livre formação de ATP

e

redução de transportadores de elétrons (NADH e FADH2)

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ANABOLISMO

(biossíntese)

Moléculas precursoras pequenas e simples moléculas maiores e + complexas;

Necessita de energia:

hidrólise do ATP ;

força redutora do NADH e FADH2

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nutrientesliberadores

de energia:

carboidratosgordurasproteínas

macromoléculas

celulares:proteínas

polissacarídeoslipídeosácidos

nucléicosenergiaquímica:

ATPNADPHprodutos

finais pobresem energia:

CO2

H2ONH3

moléculasprecursoras:aminoácidos

açúcaresácidos graxos

bases nitrogenadas

Catabolismo Anabolismo

A oxidação de compostos carbonados é uma importante fonte de energia celular

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Regulação das vias metabólicas

Separada para reações anabólicas e catabólicas;

Níveis de Regulação: Enzimas alostéricas (mais imediata); Regulação hormonal; Regulação pela quantidade de enzima celular.

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Estudo quantitativo das transduções de energia que ocorrem nas células vivas e na natureza em

função dos processos químicos subjacentes a essas transduções.

“... Em geral, a respiração é nada mais do que uma combustão lenta do carbono e do hidrogênio e é inteiramente similar àquela que ocorre numa lâmpada ou numa vela acesa, assim, por este ponto de vista, os animais que respiram são verdadeiros corpos combustíveis que queimam e consomem a si próprios... A tocha da vida inflama-se a si mesma no momento em que a criança respira pela primeira vez, e ela não se extingue exceto na morte.

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A primeira lei da termodinâmica é a lei de conservação da energia. Afirma que a energia não pode ser criada nem destruída. A quantidade de energia do universo é constante. Contudo, as formas de energia podem ser convertidas umas nas outras.

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a)Energia Livre de Gibbs (G)

Quantidade de energia capaz de realizar trabalho durante uma reação.

Liberação de energia livre G- (exergônica)

Ganho de energia livre G+ (endergônica)

Uma reação só pode ocorrer espontaneamente se G for negativa.

(variação da energia livre em pH 7 é Gº)

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Se ΔG é positivo, o processo não é espontâneoSe ΔG é zero, o processo está em equilíbrio termodinâmicoSe ΔG é negativo, o processo é espontâneo

Uma reação desfavorável pode ser impulsionada por uma reação favorável.

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b) entalpia (H) Conteúdo de calor do sistema reagente.

Liberação de calor H- (exotérmica)

Absorção de calor H+ (endotérmica)

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c) entropia (S)

Expressa a casualidade ou desordem.

Produtos menos complexos e mais desordenados que reagentes S+(ganho de entropia).

2ª Lei da Termodinâmica lei do aumento da entropia no Universo

"A quantidade de entropia de qualquer sistema isolado termodinamicamente tende a incrementar-se com o tempo, até alcançar um valor máximo".

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